外界条件 图象表示 平衡移动方向
增大反应物浓度 正反应方向
减小反应物浓度 逆反应方向
增大压强 正反应方向
减小压强 逆反应方向
升高温度 逆反应方向
降低温度 正反应方向
加入催化剂 不移动
图4.1 外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响
教学案例
选修4《化学反应原理》第二章第三单元《化学平衡移动》之浓度对化学平衡移动的影响的教学。
从学生思维障碍来看,学生在解答外界条件对化学平衡移动影响的问题时主要是不理解外界条件影响平衡移动的本质原因,导致出现的主要思维障碍是割裂了化学反应速率和化学平衡移动的关系,混淆了外界条件对化学反应速率和对化学平衡移动的影响。
为了突破这一思维障碍,教学中设计如下环节:
1.引导学生回忆化学平衡状态的本质特征
引导学生回忆化学平衡状态的本质特征,除了各物质的浓度保持不变外,还有V正=V逆。
2.引导学生从化学反应速率上分析化学平衡移动的本质
3.引导学生归纳平衡移动的方向判断
反应速率的变化 V(正)>V(逆) V(正)<V(逆) V(正)=V(逆)
移动方向
4.设计下表,揭示浓度引起化学平衡移动的本质理解
引导学生分析下表,总结化学平衡移动的本质。
外界
条件 浓度改变瞬间V正、V逆的变化 平衡移动方向 建立新平衡过程中V正、V逆的变化 图像表示 与旧平衡相比
V正、V逆的变化
C反增大
C生增大
C反减小
C生减小
在教学中要规范学生定性描述平衡移动过程中V正、V逆的变化,这会更有利于学生对化学平衡移动的本质理解。压强和温度对化学平衡移动的影响也可这样设计。
从实施的效果看,学生原有思维障碍有所突破,但并不是很显著。从和学生的交流中分析可能是因为课堂分析外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响还是偏理论,缺少和实际问题相联系,教学中应多补充与实际问题相关题型的分析,引导学生将原理运用到实际问题解决中。
五.突出科学方法的应用
问题解决的过程是一个在问题空间中搜索出一系列适用于把问题从初始状态转换成满足要求的目标状态的算子的过程[3]。找到合理的算子是关键,其中就包括了寻找合理的科学方法。在对宏观现象加以分析并总结化学平衡状态和勒夏特列原理的过程中,科学方法显得异常关键。除探究方法以外,尤其注意归纳、演绎、类比方法的应用。
1.归纳方法的应用
归纳方法是指对一类物质进行分析,抽取其共同特征,在其基础上总结出一般规律的方法。外界因素对化学反应速率和对化学平衡移动的影响主要是通过归纳方法获得的。例如,在学习化学平衡移动原理时,首先通过实验现象和实验数据获得外界条件(温度、浓度和压强)对化学平衡影响的规律,最终归纳出化学平衡移动原理。
2.演绎方法的应用
与归纳方法不同,演绎方法是根据上位的理论推导出下位理论的方法,在使用演绎方法的过程中,宏观现象多是作为例证的形式出现。例如,学习了化学平衡移动原理后设置了“信息提示”栏目,指出有关化学平衡的计算规则和化学平衡移动原理有着广泛的适用性,可用于研究所有的化学动态平衡,如后续即将讨论的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡等。通过此栏目引导学生在后续的学习中应用化学平衡移动原理去推导具体平衡的特征。
3.类比方法的应用
化学平衡内容是比较抽象的,虽然可以通过对事实加以总结得出结论,但理解起来仍然存在一定的困难。为了促进学生的理解,教师可以采用类比的方法。例如对于化学反应的方向性,教材就以瀑布及火柴的散乱过程加以类比,说明反应有向着能量降低及混乱度增大的方向进行的趋势。
化学平衡问题解决是高中学生问题解决中重要又薄弱的环节。在化学平衡的教学过程中,运用有效的消除平衡问题解决中主要思维障碍的教学策略,不仅能改善和消除学生出现的思维障碍,而且有利于学生化学平衡问题解决能力的可持续发展,并对提高学生终身学习能力有着重要意义。
参考文献
[1]吴鑫德.高中生化学问题解决思维策略训练的研究[D].重庆:西南大学,2006.
[2]刘秀华.数学问题解决中的思维障碍及其教学对策[D].济南:山东师范大学,2008.
[3] S.Ian Robertson.问题解决心理学[M].张奇,译.北京:中国轻工业出版社,2004:30.